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為啥大多數哺乳動物都是5個手指?科學家感到困惑,答案仍不確定

2024-05-11科學

資訊來源於LiveScience。

人類當然是動物,我們是哺乳動物,其他同為哺乳動物的物種有我們熟知的貓、狗、袋鼠、猴子等等。當你在觀察它們跟我們的相似之處的時候,可能會留意到,它們好像都是大多是5根手指。

這就有點奇怪,明明大家的差異那麽大,而且是在不同條件下前進演化的,那為什麽我們跟這些毛茸茸的遠親分享「5根手指」這同一個模式呢?甚至是柯吉拉、海豹和海獅這樣有鰭狀肢的物種,它們其實也有5根手指,不過它們的腳趾可能是4個或者更少。

但是等等!同屬哺乳動物的馬也只有1根手指啊,它是奇蹄目動物;偶蹄目的動物像是羊駝也就只有2根手指。

但實際上它們在還是胚胎的時候,也是有5根手指的,只是在出生前萎縮掉了。

所以到底是什麽讓大多數哺乳動物非得有5根手指呢?

5指之謎

賓夕法尼亞州立大學的前進演化生物學家湯瑪斯·史超活(Thomas Stewart) 告訴表示手指的產生跟Hox基因息息相關。該基因編碼的蛋白質是用來調節其他基因的活性的,它能幫助動物在胚胎發育的時候,正確的調整身體的各器官到它們該去的位置。因此它對動物的骨骼模式非常關鍵。一開始大多數哺乳動物的手上都會長出5根指芽,然後隨著動物的型別,這些指芽會繼續長大或者被吸收掉。

講起來很簡單,但是這種情況究竟是如何發生的,為啥一開始都是5指呢?這個根源性的問題顯然還相當無解。

沒人知道「五個手指頭」的甚至最早是什麽時候形成的。根據目前的資訊,科學家們認為最早長出手指的動物是3.6億年前的魚類,那個時候它們甚至有8個手指。然而現存的大部份哺乳動物卻都是5根手指,這特征可能是一種「同源性」,就是說生物體之間共享的基因或結構,因為它們都有共同的祖先,祖先透過某種方式前進演化出了5根手指,隨後這個基因就這麽延續給後代了。祖先之法不可變!

渠化現象

有一種理論認為:隨著時間的推移,生物的棲息環境不斷變化,能夠留下來的基因或者性狀就證明了它們的實用性,於是變得很穩定,沒有必要發生突變將其演化掉,於是就這麽保持下來了,這種理論被稱為渠化(canalization)。

比如哺乳動物基本上都是有7塊椎骨,但這是為什麽,能提供什麽優勢?科學家沒認為這好像沒有道理,而是一直以來就是這樣的。根據渠化理論,可能是7塊椎骨的設定雖然沒有提供優勢,但也沒有變成劣勢,那就不用管了,沒有理由去該改變它。

不過並不是所有研究者都認為渠化理論能解釋哺乳動物的「5指設定」。加州大學聖地亞哥分校的前進演化發育遺傳學家金伯利·庫珀 (Kimberly Cooper)表示:多指癥,就是擁有超過5根手指的突變依然存在於很多的哺乳動物身上,這種突變非常的常見。金伯利·庫珀指出,既然多指癥這麽常見,而且也基本不會影響生活,但穩定下來的為什麽不少多指的性狀?

還有研究者認為,「5指」是因為基因連鎖:隨著百萬年甚至更久的演化,哺乳動物的一些基因變得來連鎖,意味著會「牽一發而動全身」,一個基因突變就可能導致很多嚴重的問題。因此跟「5指」連鎖的基因就盡量不去改變「5指」這個性狀。

總之到目前為止,還沒有人能提出讓大家,甚至是大多數人都信服的證據。顯然這個看起來非常常識性的問題,實際上是非常深刻的,也許能揭露演化的重要奧秘。